KR102673252B1 - Magnetic field sensor with compensation for magnetic field sensing element placement - Google Patents
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Abstract
제1 및 제2 세그먼트들을 구비하는 제1 자기장 센싱 요소를 가지는 센서 시스템을 위한 방법들 및 장치들이 개시되며, 여기서 상기 제1 및 제2 세그먼트들은 상기 제1 및 제2 세그먼트들의 오정렬로 인한 감도를 감소시키기 위해 대향하는 방향들로 자기장 바이어스를 발생시키는 위치들에 위치한다. 처리 모듈은 상기 자기장 센싱 요소의 출력을 수신하도록 구성된다.Methods and devices are disclosed for a sensor system having a first magnetic field sensing element having first and second segments, wherein the first and second segments reduce sensitivity due to misalignment of the first and second segments. They are located at locations that generate magnetic field bias in opposing directions to reduce the magnetic field bias. A processing module is configured to receive the output of the magnetic field sensing element.
Description
본 발명은 자기장 센싱 요소 배치를 위한 보상을 구비하는 자기장 센서에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic field sensor with compensation for the placement of magnetic field sensing elements.
자기 센서들은 자기장 강도, 전류, 위치, 동작, 배향 등과 같은 물리적 파라미터들을 측정하거나 검출하는 근래의 시스템들에 널리 사용되고 있다. 자기장들 및 다른 파라미터들을 측정하기 위한 많은 다른 유형들의 센서들이 존재한다. 그러나 이러한 센서들은 다양한 한계들, 예를 들면, 과도한 크기, 불충분한 감도 및/또는 동작 범위, 비용, 신뢰성 및 이들과 유사한 것들로부터 어려움이 있다. 또한, 자기장 센싱 요소의 위치 오정렬은 센서 성능을 저하시킬 수 있다. Magnetic sensors are widely used in modern systems to measure or detect physical parameters such as magnetic field strength, current, position, motion, orientation, etc. There are many different types of sensors for measuring magnetic fields and other parameters. However, these sensors suffer from various limitations, such as excessive size, insufficient sensitivity and/or dynamic range, cost, reliability and the like. Additionally, positional misalignment of magnetic field sensing elements may degrade sensor performance.
본 발명은 예시적인 실시예들에 따른 자기장 센싱 요소 오정렬 보상(misalignment compensation)을 위한 방법 및 장치를 제공한다. 실시예들에서, 자기장 센서는 단일의 요소, 또는 하프(half) 혹은 풀 브리지(full bridge) 구조를 포함하며, 적어도 하나의 축을 따른 위치 오정렬을 보상하기 위해 대향하는 자기장 바이어스(magnetic field bias) 극성을 겪는 세그먼트(segment)들로 나누어지는 자기장 센싱 요소들을 구비하는 자기장 센싱 요소를 포함한다. 실시예들에서, 자기장 센싱 요소들은 하프 브리지 또는 브리지 구성으로의 GMR 요소들로 제공된다. 상기 자기장에 대한 위치 오정렬의 센싱 요소의 존재에서, GMR 요소의 제1 세그먼트는 바이어스 극성에 대해 증가되거나 감소되는 감도를 가질 것이며, 제2 세그먼트는 감소되거나 증가되는 상기 제1 세그먼트에 대향하는 감도 및 대향하는 바이어스 극성을 가질 것이다. 오정렬의 효과는 상기 자기장 센싱 요소들 중의 하나를 포함하는 상기 제1 및 제2 세그먼트들의 결합에 의해 제공되는 보상으로 인해 감소된다.The present invention provides a method and device for misalignment compensation of a magnetic field sensing element according to example embodiments. In embodiments, the magnetic field sensor includes a single element, or a half or full bridge structure, with opposing magnetic field bias polarities to compensate for position misalignment along at least one axis. It includes a magnetic field sensing element having magnetic field sensing elements divided into segments that undergo. In embodiments, the magnetic field sensing elements are provided as GMR elements in a half bridge or bridge configuration. In the presence of a sensing element in positional misalignment with respect to the magnetic field, a first segment of the GMR element will have an increased or decreased sensitivity to the bias polarity, a second segment opposite the first segment will have a decreased or increased sensitivity, and It will have opposing bias polarities. The effect of misalignment is reduced due to compensation provided by the combination of the first and second segments comprising one of the magnetic field sensing elements.
일 측면에서, 센서 시스템은 제1 및 제2 세그먼트들을 구비하는 제1 자기장 센싱 요소를 포함하고, 상기 제1 및 제2 세그먼트들은 상기 제1 및 제2 세그먼트들의 오정렬로 인한 감도를 감소시키기 위해 대향하는 방향들로 자기장 바이어스를 발생시키는 위치들에 위치하며, 상기 자기장 센싱 요소의 출력을 수신하는 처리 모듈을 포함한다.In one aspect, a sensor system includes a first magnetic field sensing element having first and second segments, the first and second segments facing each other to reduce sensitivity due to misalignment of the first and second segments. It is located at locations that generate magnetic field bias in directions and includes a processing module that receives the output of the magnetic field sensing element.
센서 시스템은 다음의 특징들의 하나 또는 그 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 오정렬은 자석에 의해 발생되는 자기장의 중심으로부터 결정되고, 상기 오정렬은 상기 자기장의 중심으로부터 동일하지 않은 거리에 위치하는 상기 제1 및 제2 세그먼트들에 기인하며, 오정렬이 증가하면서 상기 제1 세그먼트는 보다 강한 자기장을 겪고, 상기 제2 세그먼트는 보다 약한 자기장을 겪으며, 상기 처리 모듈은 상기 제1 및 제2 세그먼트들의 오정렬로 인한 감도를 감소시키기 위해 상기 제1 및 제2 세그먼트들로부터의 신호들을 결합하도록 구성되고, 상기 제1 자기장 센싱 요소는 두 부분들로 분리되는 GMR을 포함하며, 상기 제1 및 제2 자기장 센싱 요소들은 하프-브리지 구성으로 구성되고, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들을 더 포함하며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들은 브리지 구성으로 구성되고, 상기 제3 자기장 센싱 요소는 제5 및 제6 세그먼트들을 포함하며, 상기 제4 자기장 센싱 요소는 제7 및 제8 세그먼트들을 포함하거나 및/또는 상기 제1 자기장 센싱 요소는 TMR 요소들을 포함한다.The sensor system may further include one or more of the following features. The misalignment is determined from the center of the magnetic field generated by the magnet, the misalignment is due to the first and second segments being located at unequal distances from the center of the magnetic field, and as the misalignment increases, the first segment experiences a stronger magnetic field, the second segment experiences a weaker magnetic field, and the processing module combines signals from the first and second segments to reduce sensitivity due to misalignment of the first and second segments. configured to couple, the first magnetic field sensing element comprising a GMR separated into two parts, the first and second magnetic field sensing elements configured in a half-bridge configuration, and the third and fourth magnetic field sensing elements Further comprising: the first, second, third and fourth magnetic field sensing elements are configured in a bridge configuration, the third magnetic field sensing element includes fifth and sixth segments, and the fourth magnetic field sensing element includes The first magnetic field sensing element comprises seventh and eighth segments and/or the first magnetic field sensing element comprises TMR elements.
다른 측면에서, 방법은 제1 및 제2 세그먼트들을 구비하는 제1 자기장 센싱 요소를 적용하는 단계를 포함하고, 상기 제1 및 제2 세그먼트들은 상기 제1 및 제2 세그먼트들의 오정렬로 인한 감도를 감소시키기 위해 대향하는 방향들로 자기장 바이어스를 발생시키는 위치들에 위치하며, 상기 자기장 센싱 요소의 출력을 수신하도록 처리 모듈을 적용하는 단계를 포함한다.In another aspect, the method includes applying a first magnetic field sensing element having first and second segments, the first and second segments reducing sensitivity due to misalignment of the first and second segments. and applying a processing module to receive the output of the magnetic field sensing element, located at locations that generate magnetic field biases in opposing directions.
방법은 다음의 특징들의 하나 또는 그 이상을 더 포함할 수 있다. 상기 오정렬은 자석에 의해 발생되는 자기장의 중심으로부터 결정되고, 상기 오정렬은 상기 자기장의 중심으로부터 동일하지 않은 거리들에 위치하는 상기 제1 및 제2 세그먼트들로 인한 것이며, 오정렬이 증가하면서 상기 제1 세그먼트는 보다 강한 자기장을 겪고, 상기 제2 세그먼트는 보다 약한 자기장을 겪으며, 상기 처리 모듈은 상기 제1 및 제2 세그먼트들의 오정렬로 인한 감도를 감소시키기 위해 상기 제1 및 제2 세그먼트들로부터의 신호들을 결합하도록 구성되고, 상기 제1 자기장 센싱 요소는 두 부분들로 분리되는 GMR을 포함하며, 상기 제1 및 제2 자기장 센싱 요소들은 하프-브리지 구성으로 구성되고, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들을 적용하는 단계를 더 포함하며, 상기 제1, 제2, 제3 및 제4 자기장 센싱 요소들은 브리지 구성으로 구성되고, 상기 제3 자기장 센싱 요소는 제5 및 제6 세그먼트들을 포함하며, 상기 제4 자기장 센싱 요소는 제7 및 제8 세그먼트들을 포함하며, 상기 제1 자기장 센싱 요소는 GMR 요소들을 포함하거나 및/또는 상기 제1 자기장 센싱 요소는 TMR 요소들을 포함한다.The method may further include one or more of the following features. The misalignment is determined from the center of the magnetic field generated by the magnet, the misalignment is due to the first and second segments being located at unequal distances from the center of the magnetic field, and as the misalignment increases, the first segment A segment experiences a stronger magnetic field, the second segment experiences a weaker magnetic field, and the processing module receives signals from the first and second segments to reduce sensitivity due to misalignment of the first and second segments. configured to combine, the first magnetic field sensing element comprising a GMR separated into two parts, the first and second magnetic field sensing elements configured in a half-bridge configuration, and the third and fourth magnetic field sensing elements further comprising applying the first, second, third and fourth magnetic field sensing elements, wherein the first, second, third and fourth magnetic field sensing elements are configured in a bridge configuration, the third magnetic field sensing element comprising fifth and sixth segments, and Four magnetic field sensing elements include seventh and eighth segments, wherein the first magnetic field sensing element includes GMR elements and/or the first magnetic field sensing element includes TMR elements.
또 다른 측면에서, 센서 시스템은 제1 및 제2 세그먼트들을 구비하는 자기장 센싱 수단을 포함하고, 상기 제1 및 제2 세그먼트들은 상기 제1 및 제2 세그먼트들의 오정렬로 인한 감도를 감소시키기 위해 대향하는 방향들로 자기장 바이어스를 발생시키는 위치들에 위치하며, 상기 자기장 센싱 수단의 출력을 수신하는 처리 수단을 포함한다. 상기 오정렬은 자석에 의해 발생되는 자기장의 중심으로부터 결정된다. 상기 오정렬은 상기 자기장의 중심으로부터 동일하지 않은 거리들에 위치하는 상기 제1 및 제2 세그먼트들에 기인한다.In another aspect, a sensor system includes magnetic field sensing means having first and second segments, the first and second segments being opposed to reduce sensitivity due to misalignment of the first and second segments. It is located at positions that generate magnetic field bias in directions and includes processing means for receiving the output of the magnetic field sensing means. The misalignment is determined from the center of the magnetic field generated by the magnet. The misalignment is due to the first and second segments being located at unequal distances from the center of the magnetic field.
상술한 본 발명의 특징들뿐만 아니라 본 발명 자체도 다음의 도면들의 설명으로부터 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이며, 첨부된 도면들에 있어서,
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 자기장 센싱 요소 위치 오정렬에 대한 보상을 가지는 센서의 블록도이고,
도 1a는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 자기장 센싱 요소 위치 오정렬에 대한 보상을 구비하는 브리지 구성을 가지는 센서의 개략적인 도면이며,
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 GMR 요소 위치 오정렬의 보상을 구비하는 브리지 구성으로 GMR 요소들을 가지는 센서의 일부를 형성할 수 있는 예시적인 GMR 요소층 구성을 나타내고,
도 3a는 자기장 센싱 요소 오정렬이 없는 자석 및 자기 벡터들을 나타내며,
도 3b는 자기장 센싱 요소 오정렬을 구비하는 자석 및 자기 벡터들을 나타내고,
도 4a는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 오정렬이 없이 대향하는 바이어스의 위치들에서 세그먼트들을 구비하는 브리지 구성으로 자기장 센싱 요소들을 가지는 센서의 일부를 나타내며,
도 4b는 도 4a의 센서 부분에 대한 등가 회로를 나타내고,
도 4c는 평면 XY 내에서 자석에 의해 생성되는 자기장(Hy)(Y축을 따른)의 열지도를 나타내며,
도 5는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 오정렬을 가지는 대향하는 바이어스의 위치들에서 세그먼트들을 구비하는 자기장 센싱 요소들을 가지는 센서의 일부는 나타내고,
도 6은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 오정렬을 가지는 대향하는 바이어스의 위치들에서 세그먼트들을 구비하는 자기장 센싱 요소들을 제공하기 위한 단계들의 예시적인 순서를 나타내는 흐름도이며,
도 7은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 자석에 대한 위치들에 세그먼트들을 구비하는 자기장 센싱 요소들을 가지는 센서의 일부의 개략적인 도면이고,
도 8은 자기장 센싱 요소들을 가지는 센서의 일부를 개략적으로 나타내며, 도 8a는 도 8의 자기장 센싱 요소들에 의해 형성되는 좌측 및 우측 브리지들의 회로 구성을 나타내고, 도 8b는 도 8의 자기장 센싱 요소들에 의해 형성되는 대칭 및 3점 브리지들을 나타내며,
도 9a는 자기장 센싱 요소들 및 자석의 자기장에 관련하여 배치되는 세그먼트들을 가지는 자기장 센서의 개략적인 도면을 나타내고,
도 9b는 자기장 센싱 요소들과 자석의 자기장과 관련하여 치수가 조절되거나 및/또는 이격되는 세그먼트들을 가지는 자기장 센서의 개략적인 도면을 나타내며,
도 9c는 자기장 센싱 요소들과 자석의 자기장과 관련하여 치수가 조절되거나 및/또는 이격되는 세그먼트들을 가지는 자기장 센서의 개략적인 도면을 나타내고,
도 10은 예시적인 자기장 센싱 세그먼트들에 의해 나타나는 바이어스의 개략적인 도면을 나타내며,
도 10a는 형상이 조절된 자석에 대해 예시적인 자기장 센싱 세그먼트들에 의해 나타나는 바이어스의 개략적인 도면을 나타내고,
도 11은 자기장 센서를 위한 예시적인 자석 형태들을 나타내며,
도 12는 여기에 설명되는 처리 과정의 적어도 일부를 수행할 수 있는 예시적인 컴퓨터의 개략적인 도면이다.Not only the features of the present invention described above, but also the present invention itself can be understood in more detail from the description of the following drawings. In the attached drawings,
1 is a block diagram of a sensor with compensation for magnetic field sensing element position misalignment according to exemplary embodiments of the present invention;
1A is a schematic diagram of a sensor having a bridge configuration with compensation for magnetic field sensing element position misalignment according to exemplary embodiments of the invention;
2 shows an exemplary GMR element layer configuration that can form part of a sensor having GMR elements in a bridge configuration with compensation of GMR element position misalignment according to exemplary embodiments of the invention;
3A shows the magnet and magnetic vectors without magnetic field sensing element misalignment;
3B shows a magnet and magnetic vectors with magnetic field sensing element misalignment;
4A shows a portion of a sensor having magnetic field sensing elements in a bridge configuration with segments at opposing bias positions without misalignment according to exemplary embodiments of the invention;
Figure 4b shows the equivalent circuit for the sensor portion of Figure 4a;
Figure 4c shows a heat map of the magnetic field Hy (along the Y axis) generated by a magnet in the plane XY;
5 shows a portion of a sensor having magnetic field sensing elements having segments at opposing bias positions with misalignment according to exemplary embodiments of the invention;
6 is a flow diagram illustrating an example sequence of steps for providing magnetic field sensing elements having segments at opposing bias positions with misalignment in accordance with example embodiments of the invention;
Figure 7 is a schematic diagram of a portion of a sensor having magnetic field sensing elements with segments at positions relative to a magnet according to exemplary embodiments of the invention;
Figure 8 schematically shows a part of a sensor having magnetic field sensing elements, Figure 8a shows the circuit configuration of the left and right bridges formed by the magnetic field sensing elements of Figure 8, and Figure 8b shows the magnetic field sensing elements of Figure 8. Represents symmetrical and three-point bridges formed by,
Figure 9a shows a schematic diagram of a magnetic field sensor with magnetic field sensing elements and segments arranged in relation to the magnetic field of a magnet;
Figure 9b shows a schematic diagram of a magnetic field sensor having magnetic field sensing elements and segments dimensioned and/or spaced with respect to the magnetic field of a magnet;
Figure 9c shows a schematic diagram of a magnetic field sensor having magnetic field sensing elements and segments dimensioned and/or spaced with respect to the magnetic field of a magnet;
10 shows a schematic diagram of the bias exhibited by example magnetic field sensing segments;
10A shows a schematic diagram of the bias exhibited by example magnetic field sensing segments for a shape-controlled magnet;
11 shows exemplary magnet configurations for a magnetic field sensor;
Figure 12 is a schematic diagram of an example computer capable of performing at least a portion of the processing described herein.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 바이어스 오정렬 보상(bias misalignment compensation)을 구비하는 자기장 센싱 요소(12)를 포함하는 자기장 센서(10)의 예를 나타내는 회로도이다. 실시예들에서, 상기 자기장 센싱 요소(12)는, 예를 들면 자석(13)에 대하여 위치할 수 있다. 실시예들에서, 상기 자기장 센싱 요소(12)는, 예를 들면, 자기장의 변화들을 야기하는 강자성 타겟(14)을 감지한다. 신호 처리 모듈(16)은 상기 센싱 요소로부터의 신호를 처리하도록 상기 자기장 센싱 요소(12)에 연결된다. 출력 모듈(20)은 상기 자기장 센서를 포함하는 장치를 위한 출력 신호를 제공하도록 상기 신호 처리 모듈(16)에 연결된다.1 is a circuit diagram illustrating an example of a magnetic field sensor 10 including a magnetic field sensing element 12 with bias misalignment compensation according to example embodiments of the present invention. In embodiments, the magnetic field sensing element 12 may be positioned relative to a magnet 13, for example. In embodiments, the magnetic field sensing element 12 senses, for example, a ferromagnetic target 14 causing changes in the magnetic field. A signal processing module 16 is coupled to the magnetic field sensing element 12 to process signals from the sensing element. An output module 20 is coupled to the signal processing module 16 to provide an output signal for a device containing the magnetic field sensor.
도 1a에 도시한 일 실시예에서, 도 1의 자기장 센싱 요소(12)는 브리지(bridge)의 형태인 GMR 자기장 센서(110)를 포함한다. 상기 브리지 회로(110)는 상기 브리지(110)의 각각의 가지들 상에 배치되는 GMR 요소들(112, 114, 116, 118)과 같은 자기장 센싱 요소들을 포함한다. 다음에 도시되고 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 상기 GMR 요소들(112, 114, 116, 118)은 오정렬 보상을 제공하도록 둘 또는 그 이상의 세그먼트(segment)들로 나누어질 수 있다.In one embodiment shown in Figure 1A, the magnetic field sensing element 12 of Figure 1 includes a GMR magnetic field sensor 110 in the form of a bridge. The bridge circuit 110 includes magnetic field sensing elements such as GMR elements 112, 114, 116, and 118 disposed on each branch of the bridge 110. As shown and described in more detail below, the GMR elements 112, 114, 116, 118 may be divided into two or more segments to provide misalignment compensation.
예시한 실시예에서, 상기 GMR 요소(112)의 일측 단부 및 상기 GMR 요소(116)의 일측 단부는 노드(node)(120)를 통해 동력 공급 단자(Vcc)에 공통으로 연결되며, 상기 GMR 요소(114)의 일측 단부 및 상기 GMR 요소(118)의 일측 단부는 노드(122)를 통해 접지에 공통으로 연결된다. 상기 GMR 요소(112)의 타측 단부 및 상기 GMR 요소(114)의 타측 단부는 노드(124)에 연결되며, 상기 GMR 요소(116)의 타측 단부 및 상기 GMR 요소(118)의 타측 단부는 노드(126)에 연결된다. In the illustrated embodiment, one end of the GMR element 112 and one end of the GMR element 116 are commonly connected to a power supply terminal (V cc ) through a node 120, and the GMR One end of element 114 and one end of the GMR element 118 are commonly connected to ground through node 122. The other end of the GMR element 112 and the other end of the GMR element 114 are connected to a node 124, and the other end of the GMR element 116 and the other end of the GMR element 118 are connected to a node ( 126).
예시한 실시예에서, 상기 브리지 회로(110)의 노드(124)는 차동 증폭기 회로(differential amplifier circuit)(130)에 연결된다. 또한, 노드(126)가 상기 차동 증폭기 회로(130)에 연결된다. 상기 차동 증폭기 회로(130)의 제1 출력은 출력 모듈(140)에 연결된다. 실시예들에서, Vcc는 프로세스 및 온도에 걸쳐 상기 GMR 요소들의 이득 변화들을 보상하는 데 이용될 수 있다. 상기 차동 증폭기 회로(130)가 GMR 센서 부조화를 수정하기 위한 오프셋 트림(offset trim) 및/또는 온도 및 프로세스에 걸쳐 이득을 조정하기 위한 감도 트림을 포함할 수 있는 점이 이해될 것이다.In the illustrated embodiment, node 124 of the bridge circuit 110 is connected to a differential amplifier circuit 130. Additionally, node 126 is connected to the differential amplifier circuit 130. The first output of the differential amplifier circuit 130 is connected to the output module 140. In embodiments, Vcc may be used to compensate for gain variations of the GMR elements over process and temperature. It will be appreciated that the differential amplifier circuit 130 may include an offset trim to correct for GMR sensor mismatch and/or a sensitivity trim to adjust gain over temperature and process.
상기 GMR 요소들(112, 116 및 114, 118)의 자기장 센싱 평면들은 상응하는 저항 변화들에 의해 자기장에 반응한다. GMR 요소들(112, 118)은 GMR 요소들(114, 116)의 경우에 비해 위상이 쉬프트된 위치들에서 최대 및 최소 저항들을 가진다. 이는 상기 구성되는 시스템의 자성 및/또는 다른 상기 요소들의 다른 피닝 배향(pinning orientation)이 어떤 가에 기인한다. 그 결과, 상기 브리지 회로(110)의 노드들(124, 126)에서의 전압들(중앙값(mid-point) 전압들)도 유사한 방식으로 변화된다.The magnetic field sensing planes of the GMR elements 112, 116 and 114, 118 respond to magnetic fields by corresponding resistance changes. GMR elements 112 and 118 have maximum and minimum resistances at positions that are phase shifted compared to that of GMR elements 114 and 116. This is due to the different pinning orientation of the magnetism and/or other components of the system being constructed. As a result, the voltages (mid-point voltages) at the nodes 124 and 126 of the bridge circuit 110 are also changed in a similar manner.
자기저항(magnetoresistance)은 다음 식과 같이 특징지어지는 외부 자기장의 강도에 대한 샘플의 전기 저항의 의존성을 말한다.Magnetoresistance refers to the dependence of the electrical resistance of a sample on the strength of an external magnetic field, characterized as follows:
δH=[R(0)-R(H)]/R(0) δ H = [R(0)-R(H)]/R(0)
여기서 R(H)은 자기장(H) 내의 상기 샘플의 저항이며, R(0)은 H=0에 대응된다. "거대 자기저항(giant magnetoresistance)"이라는 용어는 다층 구조들에 대한 상기 값 δH가 이방성 자기저항을 상당히 초과하며, 이는 몇 퍼센트 이내의 통상적인 값을 가지는 것을 나타낸다.where R(H) is the resistance of the sample in the magnetic field (H), and R(0) corresponds to H=0. The term “giant magnetoresistance” indicates that the value δ H for multilayer structures significantly exceeds the anisotropic magnetoresistance, which is within a few percent of its typical value.
거대 자기저항(GMR)은 교번되는 강자성 및 비자성 도전층들로 구성되는 박막 구조들에서 관찰되는 양자 역학적인 자기저항 효과이다. 이러한 효과는 인접하는 강자성 층들의 자화가 평행 또는 역평행 배치인 지에 따라 전기 저항의 상당한 변화로서 관찰된다. 전체적인 저항은 평행한 배치에 대해서는 상대적으로 낮고, 역평행 배치에 대해서는 상대적으로 높다. 상기 자화 방향은, 예를 들면, 외부 자기장을 인가하여 제어될 수 있다. 상기 효과는 스핀 배향에 대한 전자 산란의 의존성을 근거로 한다. 네 개의 동일한 GMR 장치들의 브리지는 균일한 자기장에 민감하지 않으며, 상기 브리지의 이웃하는 암들 내에서 자기장 방향들이 역평행일 때에 반응한다. Giant magnetoresistance (GMR) is a quantum mechanical magnetoresistance effect observed in thin film structures composed of alternating ferromagnetic and nonmagnetic conductive layers. This effect is observed as a significant change in electrical resistance depending on whether the magnetization of adjacent ferromagnetic layers is in a parallel or antiparallel arrangement. The overall resistance is relatively low for parallel configurations and relatively high for anti-parallel configurations. The magnetization direction can be controlled, for example, by applying an external magnetic field. This effect is based on the dependence of electron scattering on spin orientation. A bridge of four identical GMR devices is not sensitive to uniform magnetic fields, but responds when the magnetic field directions within neighboring arms of the bridge are antiparallel.
도 2는 일 실시예에 따른 도 1의 자기장 센서(10)의 일부를 형성할 수 있는 간략화된 GMR 센서(200)를 예시한다. 도 2에서, 상기 GMR 센서(200)는 핀층(pinned layer)(210), 구리와 같은 금속 경로(212) 및 자유층(214)을 포함한다. 상기 핀층(210)의 자기 배향은 고정된다. 상기 자유층(214)의 자기 배향은 이방성을 통해서나, 각기 핀 자기장(pinning field)(Han)(242)(도 2)을 제공하는 도시된 선택적인 제2 핀층(220)에 의해 선택되는 배치로 유지된다. 상기 자유층(214)의 자기 배향은 인가되는 자기장에 기초하여 242를 회전시킨다.FIG. 2 illustrates a simplified GMR sensor 200 that may form part of the magnetic field sensor 10 of FIG. 1 according to one embodiment. In Figure 2, the GMR sensor 200 includes a pinned layer 210, a metal path 212 such as copper, and a free layer 214. The self-orientation of the pin layer 210 is fixed. The magnetic orientation of the free layer 214 may be through anisotropy or an arrangement selected by the optional second pinning layer 220 shown, which respectively provides a pinning field (H an ) 242 (FIG. 2). is maintained. The magnetic orientation of the free layer 214 rotates 242 based on the applied magnetic field.
도시한 바와 같이, 이방성은 상기 자유층(220)의 90°의 영(zero)의 인가되는 자기장 배향(240)을 생성하는 데 이용될 수 있거나, 또는 90°의 영의 인가되는 자기장 배향(240)이 상기 핀층에 대해 90°인 상기 제2 핀층(220)으로 제공될 수 있다.As shown, anisotropy can be utilized to create a 90° zero applied magnetic field orientation 240 of the free layer 220, or a 90° zero applied magnetic field orientation 240. ) may be provided as the second fin layer 220 at an angle of 90° with respect to the fin layer.
백 바이어스(back bias) 환경에서 사용되는 상기 GMR(거대 자기저항) 요소의 감도는 자기 바이어스(상기 GMR 구조에 대해 내부 또는 외부인)에 의존한다. 상기 자석에 의해 유도되는 바이어스는 통상적으로 균일하지 않으며, 상기 GMR 감도가 상기 자석에 대하여 상기 GMR의 위치와 함께 변화되므로 배치 공차(placement tolerance)는 상기 센서의 정확도에서 주요한 인자가 될 수 있다.The sensitivity of the GMR (Giant Magnetoresistance) element used in a back bias environment depends on the magnetic bias (either internal or external to the GMR structure). The bias induced by the magnet is typically not uniform, and since the GMR sensitivity varies with the position of the GMR relative to the magnet, placement tolerance can be a major factor in the accuracy of the sensor.
본 발명의 실시예들은 GMR 구조를 적어도 두 개의 세그먼트들로 분할하고, 제1 GMR 세그먼트를 양의 바이어스를 갖는 구역에 위치시키며, 제2 GMR 세그먼트를 대향하는 바이어스를 갖는 대칭적인 구역 내에 위치시켜 GMR 감도에 관해 자석에 대한 센싱 요소 오정렬의 효과의 감소를 제공한다. 상기 구역들은 적어도 하나가 상기 자석의 표면에 정렬되고, 상기 자석의 중심을 통과하는 하나 또는 그 이상의 축들에 의해 한정된다. 오정렬이 없는 구성에서, 대향하는 바이어스의 구역들 내의 상기 제1 및 제2 세그먼트들은 동일한 크기의 바이어스를 가질 것이며, 이에 따라 동일한 감도를 가질 것이다. 상기 자기장에 대한 센싱 요소 오정렬의 경우, 다음에 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 상기 제1 세그먼트는 감도의 결과적인 증가/감소와 함께 그 바이어스를 증가/감소시킬 것이며, 상기 제2 세그먼트는 감도의 결과적인 증가/감소와 함께 증가하는/감소되는 바이어스로 대향하는 거동을 가질 것이다. 상기 제1 및 제2 GMR 세그먼트들은 바이어스 자석에 대한 상기 GMR 구조의 오정렬의 존재에서 감도를 서로 보상하기 위한 시도를 한다.Embodiments of the present invention divide the GMR structure into at least two segments, position the first GMR segment in a region with a positive bias, and position the second GMR segment in a symmetric region with an opposing bias to Provides reduction of the effect of sensing element misalignment with respect to the magnet on sensitivity. The zones, at least one of which is aligned with the surface of the magnet, are defined by one or more axes passing through the center of the magnet. In a configuration without misalignment, the first and second segments in opposing zones of bias will have the same magnitude of bias and therefore the same sensitivity. In case of misalignment of the sensing element with respect to the magnetic field, the first segment will increase/decrease its bias with a resultant increase/decrease in sensitivity, and the second segment will increase/decrease its bias, as explained in more detail below. It will have opposing behavior with increasing/decreasing bias with resulting increase/decrease. The first and second GMR segments attempt to compensate each other for sensitivity in the presence of misalignment of the GMR structure with respect to the bias magnet.
도 3a 및 도 3b는 자석(300)에 대한 바이어스 변화들을 나타낸다. 위치 결정은 도시된 바와 같은 x, y 및 z 좌표들을 이용하여 설명된다. 도 3a는 Y축에 대해 중심을 두는 GMR 요소로서 제공될 수 있는 자기장 센싱 요소를 구비하는 구성을 도시하며, 여기서 상기 자기장 센싱 요소들은 대향하는 자기장 극성을 겪는 제1 및 제2 세그먼트들을 가진다. 상기 자석(300)은 X축 상의 바이어스에 대해 대칭인 Y축 상의 바이어스를 발생시킨다. 단순성의 목적으로, 영의 좌표(302)가 상기 자석(300)의 중심에 놓인다. 좌표 "x1, y1"의 포인트는 좌표 "x1, -y1"의 포인트에서와 동등하고, 대향하는 Y축 상의 바이어스를 가지므로, 상기 자기 벡터(B1)는 자기 벡터(B2)와 동등하고 대향한다. 알 수 있는 바와 같이, 상기 자기 벡터(B1, B2)는 동일한 길이/크기를 가지며, 상기 X축으로부터 동일한 거리에 위치한다. 상기 제1 세그먼트는 "x1, y1"에 위치할 수 있고, 상기 제2 세그먼트는 "x1, -y1"에 위치할 수 있다. 실시예들에서, 상기 센싱 요소는 상기 자석에 대하여 중심을 둔다.3A and 3B show bias changes for magnet 300. Position determination is described using x, y and z coordinates as shown. Figure 3a shows a configuration with a magnetic field sensing element that can be provided as a GMR element centered about the Y axis, where the magnetic field sensing elements have first and second segments experiencing opposing magnetic field polarities. The magnet 300 generates a bias on the Y-axis that is symmetrical to the bias on the X-axis. For simplicity purposes, zero coordinate 302 lies at the center of the magnet 300. Since the point at coordinates "x1, y1" is equal to and has a bias on the opposite Y axis as the point at coordinates "x1, -y1", the magnetic vector B1 is equal to and opposite the magnetic vector B2. . As can be seen, the magnetic vectors B1 and B2 have the same length/size and are located at the same distance from the X-axis. The first segment may be located at “x1, y1”, and the second segment may be located at “x1, -y1”. In embodiments, the sensing element is centered relative to the magnet.
도 3b는 상기 Y축을 따른 자기장 센싱 요소 오정렬을 나타낸다. 상기 Y축 크기는 Y 방향으로 상기 자석의 (x, y) 중심으로부터 이동하면서 증가(절대값으로)한다. 상기 오정렬로 인하여, 자기 벡터들(B3 및 B4)은 이들 사이에 동일한 거리를 가지지만, 상기 자기 벡터들(Bl 및 B2)에 비해 상기 Y 방향으로 오프셋되며, 이는Y-축 오정렬이 없는 것에 해당된다. 상기 자기 벡터(B3)는 B1에 비해 상기 자석의 중심으로부터 보다 떨어져 위치하며, B1에 비해 상기 Y축 상에 보다 강한 바이어스를 가진다. 상기 자기 벡터(B4)는 B2에 비해 상기 자석 중심에 보다 가까이 위치하며, B2에 비해 상기 Y축 상에 보다 약한 바이어스를 가진다. 실시예들에서, 중심은 도 7에 도시한 바와 같이 상기 자석의 대칭의 축의 교차점으로 정의된다. 상기 중심에 0의 자기장을 가진다는 사실은 대칭성의 결과이다. 또한, 상기 자석 자화가 기울어질 경우, 상기 중심에 0의 자기장은 더 이상 존재하지 않는다.Figure 3b shows magnetic field sensing element misalignment along the Y axis. The Y-axis size increases (in absolute value) as it moves from the (x, y) center of the magnet in the Y direction. Due to the misalignment, the magnetic vectors B3 and B4 have the same distance between them, but are offset in the Y direction relative to the magnetic vectors Bl and B2, which corresponds to no Y-axis misalignment. do. The magnetic vector B3 is located further away from the center of the magnet than B1 and has a stronger bias on the Y-axis than B1. The magnetic vector B4 is located closer to the center of the magnet compared to B2 and has a weaker bias on the Y axis compared to B2. In embodiments, the center is defined as the intersection of the magnet's axes of symmetry, as shown in Figure 7. The fact that it has a zero magnetic field at the center is a result of symmetry. Additionally, when the magnet magnetization is tilted, a zero magnetic field at the center no longer exists.
GMR 센싱 요소는 다음 식에 따라 상기 자기 벡터의 코사인(cosine)에 대략적으로 비례하여 그 저항(R)을 변화시키는 점이 이해될 것이다.It will be understood that the GMR sensing element changes its resistance (R) in approximately proportion to the cosine of the magnetic vector according to the following equation.
R ~ Hx/sqrt(Hx^2+Hy^2) R ~ Hx/sqrt(Hx^2+Hy^2)
여기서 Hx는 상기 X축 상의 자기장이고, Hy는 상기 Y축 상의 자기장이다. Hx는 통상적으로 '유용한' 자기장이다. 예시한 실시예에서, 상기 타겟은 상기 X축을 따라(좌측으로부터 우측으로 또는 그 반대로) 이동한다.Here, Hx is the magnetic field on the X-axis, and Hy is the magnetic field on the Y-axis. Hx is usually the 'useful' magnetic field. In the illustrated embodiment, the target moves along the X-axis (from left to right or vice versa).
이러한 사실로부터 단일의 GMR 구조는 이에 따라 Y축 상의 그 성분이 변화되고 있기 때문에 상기 Y축 상의 위치에 상대적으로 민감하지 않은 점이 이해될 것이다. 상기 GMR 구조와 상기 자석 사이의 상기 Y축 상의 오정렬은 상기 GMR 자기 벡터를 Bl로부터 B3으로 이동시키며, 이는 상기 GMR의 반응에 상당한 영향을 미칠 수 있다.From this fact it will be understood that a single GMR structure is relatively insensitive to its position on the Y axis because its components on the Y axis are changing accordingly. Misalignment on the Y axis between the GMR structure and the magnet shifts the GMR magnetic vector from Bl to B3, which can significantly affect the response of the GMR.
실시예들에서, 상기 GMR 요소들은 분할되며, 오정렬에 대해 보상하도록 배치된다. 예를 들면, 제1 세그먼트는 좌표 "x1, y1"에 위치할 수 있고, 제2 세그먼트는 좌표 "x1, -y1"에 위치할 수 있다. 오정렬이 존재하지 않을 경우, 상기 제1 및 제2 GMR 세그먼트들은 이들이 X로부터 동일한 방향을 가지며, 이에 따라 동일한 Hy 자기장을 가지기 때문에 실질적으로 동일한 반응을 가질 것이다.In embodiments, the GMR elements are segmented and positioned to compensate for misalignment. For example, the first segment may be located at coordinates “x1, y1” and the second segment may be located at coordinates “x1, -y1”. If there is no misalignment, the first and second GMR segments will have substantially the same response because they have the same orientation from X and therefore the same Hy magnetic field.
상기 Hx 자기장이 상기 Y축으로부터의 동일한 거리로 인하거나, 상기 X축으로 균일한 자기장을 갖는 자석의 사용으로 인해 진폭이 유사하게 되는 것으로 추정되는 점이 이해될 것이다. 상기 Y 방향으로의 상기 GMR 구조 대 상기 자석의 오정렬의 경우, 상기 두 개의 세그먼트들은 모두 상향 또는 하향으로 이동할 것이다. 이와 같은 경우, 상기 제1 세그먼트가 상기 Y축 상의 그 바이어스를 증가시킬 때에 상기 제2 세그먼트가 상기 제1 세그먼트를 제1 근사치로 보상하기 위해 상기 Y축 상의 그 바이어스를 감소시키거나, 그 반대가 된다.It will be appreciated that the Hx magnetic field is assumed to be similar in amplitude due to the same distance from the Y axis, or due to the use of magnets with a uniform magnetic field in the X axis. In case of misalignment of the magnet to the GMR structure in the Y direction, both segments will move either upward or downward. In this case, as the first segment increases its bias on the Y axis, the second segment decreases its bias on the Y axis to compensate for the first segment to a first approximation, or vice versa. do.
앞서 나타낸 바와 같이, 상기 자기장 벡터(B3)를 발생시키도록 배치되는 GMR 요소는 상기 Y축 상의 보다 강한 자기장으로 인해 그 감도를 감소시키지만, 상기 자기장 벡터(B4)를 발생시키도록 배치되는 GMR 요소는 상기 Y축 상의 보다 약한 자기장으로 인해 그 감도를 증가시킨다. 상기 두 감도들은 Y축 오정렬의 효과를 최소화하기 위해 서로 보상하는 경향이 있다.As previously indicated, the GMR element arranged to generate the magnetic field vector B3 reduces its sensitivity due to stronger magnetic fields on the Y-axis, but the GMR element arranged to generate the magnetic field vector B4 A weaker magnetic field on the Y axis increases its sensitivity. The two sensitivities tend to compensate for each other to minimize the effects of Y-axis misalignment.
도 4a는 오정렬 없이 자석(404)에 대해 배치되는 GMR 브리지(402)를 가지는 예시적인 시스템(400)을 도시한다. 상기 Z축 방향으로의 자기장은 화살표(406)로 도시된다. 상기 X 방향으로의 자기장은 도시되지 않는 점에 유의하도록 한다. 제1 GMR 요소(408)는 제1 세그먼트(408a) 및 제2 세그먼트(408b)를 포함하고, 제2 GMR 요소(410)는 제3 세그먼트(410a) 및 제4 세그먼트(410b)를 포함하며, 제3 GMR 요소(412)는 제5 세그먼트(412a) 및 제6 세그먼트(412b)를 포함하고, 제4 GMR 요소(414)는 제7 세그먼트(414a) 및 제8 세그먼트(414b)를 포함한다.FIG. 4A shows an example system 400 with a GMR bridge 402 positioned relative to a magnet 404 without misalignment. The magnetic field in the Z-axis direction is shown by arrow 406. Note that the magnetic field in the X direction is not shown. The first GMR element 408 includes a first segment 408a and a second segment 408b, the second GMR element 410 includes a third segment 410a and a fourth segment 410b, The third GMR element 412 includes a fifth segment 412a and a sixth segment 412b, and the fourth GMR element 414 includes a seventh segment 414a and an eighth segment 414b.
종래의 GMR 브리지와 비교할 경우, 상기 제1 GMR 요소(408)는 Y축 오정렬이 존재하지 않기 때문에 각기 극성이 대향되는 실질적으로 동등한 바이어스 크기를 가지는 상기 제1 및 제2 세그먼트들(408a, 408b)로 나누어진다. 유사하게, 상기 제2, 제3 및 제4 GMR 요소들의 세그먼트들은 대향하는 극성의 실질적으로 같은 바이어스를 겪는다.When compared to a conventional GMR bridge, the first GMR element 408 has the first and second segments 408a and 408b having substantially equal bias magnitudes with opposite polarities because there is no Y-axis misalignment. It is divided into Similarly, the segments of the second, third and fourth GMR elements experience substantially the same bias of opposite polarity.
예시한 실시예에서, 전압 공급원(VCC)은 상기 제1 GMR 요소(408a)의 제1 세그먼트(408a) 및 상기 제3 GMR 요소의 제5 세그먼트(412a)에 연결될 수 있고, 전기 접지(GND)는 상기 제4 GMR 요소(414)의 제7 세그먼트(414a) 및 상기 제2 GMR 요소의 제4 세그먼트(410b)에 연결될 수 있다.In the illustrated embodiment, a voltage source (V CC ) may be connected to the first segment 408a of the first GMR element 408a and the fifth segment 412a of the third GMR element and may be connected to an electrical ground (GND). ) may be connected to the seventh segment 414a of the fourth GMR element 414 and the fourth segment 410b of the second GMR element.
도 4b는 VCC 및 GND에 대한 상기 세그먼트의 연결들을 나타내는 등가 전기 회로를 도시한다. VCC 및 GND가 특정한 응용의 요구를 만족시키도록 다양한 구성들로 상기 GMR 요소들에 연결될 수 있는 점이 이해될 것이다Figure 4b shows an equivalent electrical circuit showing the segment's connections to V CC and GND. It will be appreciated that V CC and GND can be connected to the GMR elements in a variety of configurations to meet the needs of specific applications.
도 4c는 자석으로부터 2.5㎜의 거리로 떨어진 XY 평면 내의 예시적인 치수(X; Y; Z)=(5; 4; 3)㎜의 자석에 의해 생성되는 자기장 Hy(Y축을 따른)의 예시적인 열지도(heat map)를 나타낸다. 직사각형은 상기 XY 평면 내의 상기 자석의 위치를 나타낸다. 단위는 X 및 Y에 대해서는 ㎜이고, 자기장에 대해서는 에르스텟(Oersted)이다. 중심에서, 상기 지도는 Y<0에 대해서는 음의 자기장이고, Y>0에 대해서는 양의 자기장으로 상기 Y축을 따른 Hy 자기장의 구배를 나타낸다. 상기 Hy 자기장은 상기 X축에 걸쳐서는 상대적으로 일정하다.4C shows an exemplary thermal map of the magnetic field Hy (along the Y axis) generated by a magnet with exemplary dimensions (X; Y; Z) = (5; 4; 3) mm in the XY plane at a distance of 2.5 mm from the magnet. Indicates a heat map. The rectangle represents the position of the magnet in the XY plane. The units are mm for X and Y and Oersted for magnetic fields. At the center, the map shows the Hy magnetic field gradient along the Y axis, with a negative magnetic field for Y<0 and a positive magnetic field for Y>0. The Hy magnetic field is relatively constant across the X-axis.
도 5는 Y축 센싱 요소/자석 오정렬로 자석(504)에 대해 배치되는 GMR 브리지(502)를 가지는 예시적인 시스템(500)을 도시한다. 상기 Z축 방향으로의 자기장은 화살표(506)로 도시된다. 제1 GMR 요소(508)는 제1 세그먼트(508a) 및 제2 세그먼트(508b)를 포함하고, 제2 GMR 요소(510)는 제3 세그먼트(510a) 및 제4 세그먼트(510b)를 포함하며, 제3 GMR 요소(512)는 제5 세그먼트(512a) 및 제6 세그먼트(512b)를 포함하고, 제4 GMR 요소(514)는 제7 세그먼트(514a) 및 제8 세그먼트(514b)를 포함한다.5 shows an example system 500 with a GMR bridge 502 positioned relative to a magnet 504 in Y-axis sensing element/magnet misalignment. The magnetic field in the Z-axis direction is shown by arrow 506. The first GMR element 508 includes a first segment 508a and a second segment 508b, the second GMR element 510 includes a third segment 510a and a fourth segment 510b, The third GMR element 512 includes a fifth segment 512a and a sixth segment 512b, and the fourth GMR element 514 includes a seventh segment 514a and an eighth segment 514b.
알 수 있는 바와 같이, 상기 X축으로부터 상기 제1 세그먼트(508a)까지 및 상기 제1 GMR 요소(508)의 제2 세그먼트(508b)까지의 거리들(D1, D2)은 다르다. 실시예들에서, 상기 제2, 제3 및 제4 요소들의 각각의 세그먼트들도 상기 X축으로부터 다른 거리들로 이격된다.As can be seen, the distances D1 and D2 from the X axis to the first segment 508a and to the second segment 508b of the first GMR element 508 are different. In embodiments, each segment of the second, third and fourth elements is also spaced at different distances from the X-axis.
상기 제1 GMR 요소(508)의 제2 세그먼트(508b)가 상기 제1 세그먼트(508a)보다 상기 자석의 중심(C)에 가깝기 때문에, 상기 제2 세그먼트는 상기 제1 세그먼트보다 상기 자기장에 대해 높은 감도를 가진다. 상기 제1 및 제2 세그먼트들(508a, 508b)이 전기적으로 직렬로 연결될 경우, 상기 제1 GMR 요소의 전체 감도는 상기 제1 및 제2 세그먼트들(508a, 508b)의 결합된 감도를 포함한다.Because the second segment 508b of the first GMR element 508 is closer to the center C of the magnet than the first segment 508a, the second segment has a higher relative magnetic field than the first segment. Has sensitivity. When the first and second segments 508a, 508b are electrically connected in series, the total sensitivity of the first GMR element includes the combined sensitivity of the first and second segments 508a, 508b. .
일 실시예에서, δR=δHx/sqrt(Hx02+Hy2)이기 때문에 상기 제1 GMR 요소(508)의 제2 세그먼트(508b)의 증가된 감도는 제1 근사치까지 Y 방향 오정렬로 인한 상기 제1 세그먼트(508a)의 감소된 감도를 보상하며, 여기서 δR은 신호의 진폭이고, δHx는 상기 신호를 발생시키는 X축을 따른 자기장의 변화이며, Hx0는 X축을 따른 정적 자기장이고, Hy는 Y축을 따른 정적 자기장이다. Hy가 증가할 때에 신호가 감소하며, Hy가 감소될 때에 신호가 증가한다.In one embodiment, the increased sensitivity of the second segment 508b of the first GMR element 508 is increased to a first approximation because δR = δHx/sqrt(Hx0 2 + Hy 2 ). Compensates for the reduced sensitivity of segment 508a, where δR is the amplitude of the signal, δHx is the change in magnetic field along the X-axis that generates the signal, Hx0 is the static magnetic field along the It is a magnetic field. When Hy increases, the signal decreases, and when Hy decreases, the signal increases.
도 6은 예시적인 실시예들에 따른 오정렬 보상을 제공하기 위한 단계들의 예시적인 순서를 도시한다. 도 6의 단계들은 도 5의 예시적인 실시예와 함께 이해될 수 있다. 단계 600에서, 제1 자기장 센싱 요소의 세그먼트들이 자석에 의해 제공되는 대향하는 자기장 바이어스의 위치들에 배치된다. 실시예들에서, 자기장 센싱 요소들은 브리지로 구성된다. 실시예들에서, 상기 자기장 센싱 요소들은 GMR 요소들을 포함한다.6 shows an example sequence of steps for providing misalignment compensation according to example embodiments. The steps of FIG. 6 may be understood in conjunction with the exemplary embodiment of FIG. 5 . At step 600, segments of the first magnetic field sensing element are placed at positions of opposing magnetic field bias provided by the magnet. In embodiments, the magnetic field sensing elements are configured as a bridge. In embodiments, the magnetic field sensing elements include GMR elements.
단계 602에서, 제2 자기장 센싱 요소의 세그먼트들이 대향하는 자기장 바이어스의 위치들에 배치된다. 단계 604에서, 제3 자기장 센싱 요소의 세그먼트들이 대향하는 자기장 바이어스의 위치들에 배치된다. 단계 606에서, 제4 자기장 센싱 요소의 세그먼트들이 자석에 의해 제공되는 대향하는 자기장 바이어스의 위치들에 배치된다. 상술한 바와 같이, 대향하는 바이어스의 위치들에서의 자기장 센싱 요소의 세그먼트들은 바이어스 자석에 의해 제공될 수 있는 자기장에 대한 상기 요소들의 위치 오정렬을 보상한다.At step 602, segments of the second magnetic field sensing element are placed at positions of opposing magnetic field bias. At step 604, segments of the third magnetic field sensing element are placed at positions of opposing magnetic field bias. At step 606, segments of the fourth magnetic field sensing element are placed at positions of opposing magnetic field bias provided by the magnet. As described above, segments of the magnetic field sensing element at opposing bias positions compensate for positional misalignment of the elements with respect to the magnetic field that may be provided by the bias magnet.
예시적인 실시예들이 GMR 요소들과 함께 도시되고 설명되었지만, TMR 요소들과 같은 다른 유형들의 MR 요소들이 사용될 수 있는 점도 이해될 것이다.Although example embodiments are shown and described with GMR elements, it will be understood that other types of MR elements may be used, such as TMR elements.
도 7은 공통 모드 자기장 및 정렬 바이어스에 대한 감도를 제거하기 위해 자석과 관련하여 위치하는 GMR 요소들과 함께 GMR 요소들의 세 그룹들(좌측, 중심, 우측)을 구비하는 제1 및 제2 브리지들을 가지는 백 바이어스 '속도' 센서의 예시적인 실시예를 도시한다. 상기 GMR 요소들은 대향하는 바이어스를 겪는다. 상기 센서는 도시한 바와 같이 다른 X 위치들에 위치하는 GMR 요소들을 가지는 제1 및 제2 브리지들로 타겟의 속도 및 방향 정보를 제공한다. 상기 센서의 대칭성으로 인하여, 상기 다이와 상기 자석이 완전하게 정렬될 때에 대칭 브리지는 동일한 바이어스를 겪는 GMR 요소들을 가진다. 이에 따라, 상기 센서는 상기 다이와 자석이 완전하게 정렬될 때에 포유 자기장(stray field)들에 영향을 받지 않는다.7 shows first and second bridges having three groups of GMR elements (left, center, right) with the GMR elements positioned relative to the magnets to eliminate sensitivity to common mode magnetic fields and alignment bias. Branch shows an exemplary embodiment of a back bias 'speed' sensor. The GMR elements experience opposing biases. The sensor provides speed and direction information of the target to first and second bridges having GMR elements located at different X positions as shown. Due to the symmetry of the sensor, a symmetrical bridge has the GMR elements experiencing the same bias when the die and the magnet are perfectly aligned. Accordingly, the sensor is not affected by stray fields when the die and magnet are perfectly aligned.
도 8은 GMR 요소들을 가지는 센서를 도시하고, 도 8a 및 도 8b는 대향하는 바이어스를 겪는 선택적인 브리지 구성들을 도시한다. 도 8은 각기 네 개의 요소들을 가지는 제1 및 제2 GMR 브리지들을 도시하며, 여기서 각 요소는 제1 및 제2 세그먼트들을 가진다. 도 8a는 도 8의 센서의 브리지들에 대한 좌측 브리지 및 우측 브리지를 도시한다. 상기 좌측 및 우측 브리지들에서의 출력 신호들은 속도 및 방향 정보를 결정하는 데 사용될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 좌측 및 우측 브리지들에서 산호들의 감산 및 합산은 속도 및 방향 정보를 출력한다. 상기 GMR 요소들은 아래 첨자 l가 좌측을 나타내고, r이 우측을 나타내며, c가 중심을 나타내도록 표기된다. 도 8을 참조하면, 요크(yoke)들(Ax 및 Cx)은 외부로 언급될 수 있고, 요크(Bx)는 중심 또는 내부 요크들로 언급될 수 있다. 도 8에서 좌측으로부터 우측까지, 상기 GMR 요소들은 Al, Ac, Bl, Bcl, Bcr, Br, Cc 및 Cr로 열거될 수 있다. 도 8a의 좌측 브리지에서 볼 수 있는 바와 같이, GMR 요소(Al)는 제1 및 제2 세그먼트들(Ala, Alb)을 포함하고, 상기 GMR 요소(Bcl)는 제3 및 제4 요소들(Bcla, Bclb)을 포함하는 등과 같이 된다.Figure 8 shows a sensor with GMR elements, and Figures 8a and 8b show alternative bridge configurations undergoing opposing biases. Figure 8 shows first and second GMR bridges each having four elements, where each element has first and second segments. Figure 8a shows the left bridge and right bridge for the bridges of the sensor of Figure 8. Output signals from the left and right bridges can be used to determine speed and direction information. In one embodiment, subtracting and summing the corals in the left and right bridges outputs speed and direction information. The GMR elements are written with the subscript l indicating the left, r indicating the right, and c indicating the center. Referring to Figure 8, the yokes (Ax and Cx) may be referred to as external, and the yoke (Bx) may be referred to as the central or internal yokes. From left to right in FIG. 8, the GMR elements can be listed as A l , A c , B l , B cl , B cr , B r , C c and C r . As can be seen in the left bridge of FIG. 8A , the GMR element A l includes first and second segments A la , A lb , and the GMR element B cl includes third and fourth segments contains elements (B cla , B clb ), and so on.
이러한 배치에서, 상기 GMR 요소들의 세그먼트들이 완전히 동일한 바이어스 조건들을 겪지는 않는다. 예를 들면, 자석에 의해 Z축을 따라 발생될 수 있는 바이어스 자기장(도 8)은 내부 및 외부 요크 사이에서 약간 변화된다. 이는 상기 요소들의 감도의 차이를 생성하여, 공통 모드 자기장에 대한 포괄적인 감도를 가져온다. In this arrangement, the segments of the GMR elements do not experience exactly the same bias conditions. For example, the bias magnetic field that can be generated along the Z axis by a magnet (Figure 8) varies slightly between the inner and outer yokes. This creates a difference in the sensitivity of the elements, resulting in a comprehensive sensitivity to common mode magnetic fields.
도 8b는 백 바이어스 속도 센서에 대해 유용할 수 있는 대칭 및 3점(three point) 브리지 구성들을 도시한다. 일 실시예에서, Al, Cc, Cr 및 Ac의 대칭 브리지는 방향 채널로 언급될 수 있고, 상기 3점 브리지는 속도 채널로 언급될 수 있다. 요크들(Ax 및 Cx)은 외부 요크들로 언급될 수 있고, 요크들(Bx)은 중심 또는 내부 요크들로 언급될 수 있다(도 8 참조).FIG. 8B shows symmetrical and three point bridge configurations that may be useful for a back bias speed sensor. In one embodiment, the symmetric bridge of A l , C c , C r and A c may be referred to as a directional channel, and the three-point bridge may be referred to as a velocity channel. The yokes A
실시예들에서, 요크들은 상기 자석에 대하여 대칭 방식으로 쌍으로 배치되어야 한다. 하나의 요크는 위치(+Yp)에 배치되어야 하며, 상기 제2의 요크는 Ym=-Yp(Y=0을 상기 자석의 중심으로 상정함)에 배치되어야 한다. 이후에, 간격(S)(예를 들어, 2*Yp)가 충분히 높게 선택되어, 상기 자석으로 인한 바이어스가 Y축을 따른 오정렬 및 동일한 축을 따른 표유 자기장의 적절한 보상을 보장하도록 충분히 크고, 감도가 떨어진 에어 갭 신호에 대해 너무 약화되지 않는 것을 보장하도록 충분히 작다. 실시예들에서, 상기 GMR의 바이어스에 대한 보상 및 에어 갭에 걸친 오정렬에 대한 우수한 공차가 주어진다.In embodiments, the yokes should be arranged in pairs in a symmetrical manner with respect to the magnet. One yoke must be placed at position (+Yp), and the second yoke must be placed at Ym = -Yp (assuming Y = 0 as the center of the magnet). The spacing S (e.g. 2*Yp) is then chosen to be high enough so that the bias due to the magnet is large enough to ensure adequate compensation of misalignment along the Y axis and stray magnetic fields along the same axis, and the desensitivity The air gap is small enough to ensure that the signal is not attenuated too much. In embodiments, compensation for bias of the GMR and good tolerance for misalignment across the air gap are given.
도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이, 상기 GMR 요소들에 대해 실질적으로 동등한 바이어스를 촉진시키기 위해, 상기 GMR 요소들과 세그먼트들은 기준 방향에 직교하는 축을 따른 바이어스 자기장의 등치선(iso-line)들, 즉 HyHy에 따라 치수가 조절되거나 이격될 수 있다. 알 수 있는 바와 같이 예시적인 실시예에서, 각기 제1 및 제2 세그먼트들을 가지는 좌측 GMR 요소, 중심 GMR 요소 및 우측 GMR 요소가 존재한다. 상기 좌측 및 우측 GMR 요소들은 상기 등치선들로 나타낸 바와 같이 상기 중심 요소들과 다른 바이어스 자기장들을 겪는다. 상기 좌측 GMR 요소의 제1 및 제2 세그먼트들 사이의 거리는 εl이고, 상기 세그먼트의 길이는 δl이다. 상기 중심 GMR 요소의 세그먼트들 사이의 거리는 εc이고, 상기 세그먼트의 길이는 δc이다. 상기 우측 GMR 요소의 제1 및 제2 세그먼트들 사이의 거리는 εr이고, 상기 세그먼트의 길이는 δr이다. 도 9a에 예시한 실시예에서, δ1=δr=δc이고, ε1=εr=εc이다. 도 9b에 예시한 실시예에서, 상기 중심 세그먼트 간격 및 치수가 상기 좌측 및 우측 세그먼트 간격 및 치수와 다르기 때문에 δ1=δr≠δc이고 ε1=εr≠εc이다. 실시예들에서, δc는 상기 상부 요크들의 바닥에서의 HyHy가 모든 좌측, 중심 및 우측 요크들 상에서 동일하도록 선택된다. 또한, 상기 상부 요크들의 바닥에서의 HyHy는 모든 좌측, 중심 및 우측 요크들 상에서 동일하다. 실시예들에서, 상기 요크들은 모두 동일한 크기이며, 수직 간격만이 변화된다. 상기 간격은 상기 중심 요크에 걸친 평균 HyHy 값이 양 측부들 상에서 동일하도록 선택된다. 도 9c는 상기 요소들 상의 동일한 평균 바이어스를 나타낸다.9A and 9B, to promote substantially equal bias for the GMR elements, the GMR elements and segments are aligned with iso-lines of the bias magnetic field along an axis orthogonal to the reference direction. , that is, the dimensions can be adjusted or spaced apart depending on HyHy. As can be seen, in the exemplary embodiment, there is a left GMR element, a center GMR element and a right GMR element each having first and second segments. The left and right GMR elements experience different bias magnetic fields than the central elements as indicated by the isolines. The distance between the first and second segments of the left GMR element is ε l and the length of the segment is δ l . The distance between the segments of the central GMR element is ε c and the length of the segment is δ c . The distance between the first and second segments of the right GMR element is ε r , and the length of the segment is δ r . In the embodiment illustrated in Figure 9A, δ 1 = δ r = δ c and ε 1 = ε r = ε c . In the embodiment illustrated in Figure 9B, δ 1 = δ r ≠ δ c and ε 1 = ε r ≠ ε c because the center segment spacing and dimensions are different from the left and right segment spacing and dimensions. In embodiments, δ c is selected such that HyHy at the bottom of the top yokes is the same on all left, center and right yokes. Additionally, HyHy at the bottom of the upper yokes is the same on all left, center and right yokes. In embodiments, the yokes are all the same size, with only the vertical spacing varying. The spacing is chosen so that the average HyHy value across the center yoke is the same on both sides. Figure 9c shows the same average bias on the above elements.
상기 세그먼트들의 길이와 상기 세그먼트들 사이의 거리가 고유한 것들이 될 수 있으며, 특정한 응용의 요구를 만족시키도록 구성될 수 있는 점이 이해될 것이다.It will be appreciated that the lengths of the segments and the distances between the segments may be unique and configured to meet the needs of a particular application.
도 9b의 배치는, 예를 들면, 상기 GMR 브리지 요소들을 통해 실질적으로 동등한 바이어스를 분산시킨다. 동일한 감도를 유지하기 위해, 중심 요크들 및 외측 요크들은 임의의 자기장의 부존재에서 동일한 저항을 가져야 한다. 상기 GMR 요소들을 형성하는 스택(stack)의 스퀘어 저항이 동일하고, 수직 길이가 고정되기 때문에, 영의 자기장 저항이 상기 GMR 요소 폭을 채용하거나 및/또는 현재의 요소들 이외에 우측에 배치되는 GMR 세그먼트를 추가하여 적용될 수 있다. 이러한 요소들은 현재의 요소들과 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 이를 위하여, Ω/Oe의 감도가 각 GMR 요소 사이에 실질적으로 동등하게 구현될 수 있다(상기 다이와 상기 자석 모두가 완전하게 정렬될 때).The arrangement of Figure 9b distributes substantially equal bias across the GMR bridge elements, for example. To maintain the same sensitivity, the center yokes and outer yokes should have the same resistance in the absence of any magnetic field. Since the square resistance of the stack forming the GMR elements is the same and the vertical length is fixed, a GMR segment with a zero magnetic field resistance adopts the GMR element width and/or is placed to the right in addition to the current elements. It can be applied by adding . These elements can be connected in series or parallel with the current elements. To this end, the sensitivity in Ω/Oe can be achieved to be substantially equal between each GMR element (when both the die and the magnet are perfectly aligned).
다른 측면에서, 바이어스 자석은 상기 센서 요소들의 X축 오정렬에 걸쳐 상기 공통 모드 자기장에 대한 감도를 감소시키도록 형상이 조절될 수 있다. 도 10에 도시된 바와 같이, 직사각형 자석 단면을 위해, 도시한 바와 같이 바이어스 HyHy는 상기 X축으로의 오정렬이 일어날 때에 상당히 변화될 수 있다. 따라서 센서 요소 오정렬로 인해, 상기 센서는 표유 자기장에 대해 민감할 수 있다. 상기 바이어스 Hy는 상기 중심 요소 세그먼트들이 상기 좌측 및 우측 요소 세그먼트들과 다르게 이격되고, 치수가 조절되는 도 9b의 실시예를 위해 상기 좌측 요소의 상부 세그먼트, 상기 중심 요소의 상부 세그먼트 및 상기 우측 요소의 상부 세그먼트에 대해 도시된다.In another aspect, the bias magnet can be shaped to reduce sensitivity to the common mode magnetic field across X-axis misalignment of the sensor elements. As shown in Figure 10, for a rectangular magnet cross-section, the bias HyHy can change significantly when misalignment to the X axis occurs, as shown. Therefore, due to sensor element misalignment, the sensor may be sensitive to stray magnetic fields. The bias Hy is adjusted to the upper segment of the left element, the upper segment of the central element and the right element for the embodiment of FIG. 9B where the central element segments are spaced differently from the left and right element segments and are sized. Shown for the upper segment.
도 10a에 도시한 바와 같이, XY 평면 내의 상기 자석의 단면을 정사각형으로부터, 예를 들면, 도 11에 도시한 경사면(bevel)의 둘레까지 변화시킴으로써, 상기 GMR 요소들이 위치하는 바이어스 Hx의 경사가 감소될 수 있고, 영에 접근될 수 있다. X축 오정렬이 일어날 때, 상기 바이어스는 크게 변화되지 않는다. 이에 따라, 표유 자기장에 대한 감도가 X 오정렬의 범위에 걸쳐 크게 변화되지 않는다. 이상적인 위치에서, 하나는 중심에 있고, X 상의 오정렬이 존재하자마자 3개가 이러한 방향으로 이동하지만, 프로파일이 평탄하기(경사가 무효이기) 때문에 이들은 여전히 중간에 있는 것으로 동작한다. 따라서 변화가 없기 때문에 오정렬에 대한 우수한 억제가 존재한다. 실시예들에서, Hy는 상기 자석의 상부/하부 단부에 대한 거리에 의존한다. 상기 단부에 가까울수록, Hy가 높아진다. 측부들에서 상기 자석의 높이를 감소시킴에 의해, 이들 상부 및 하부 단부들을 상기 요크들에 보다 가깝게 함으로써 Hy가 다시 증가된다. 이는 어떻게 0으로 진행되는 것으로부터 다시 증가되는 것까지 함수가 변화되는 지에 대한 것이다.As shown in FIG. 10A, by changing the cross-section of the magnet in the You can become one, and you can approach the spirit. When X-axis misalignment occurs, the bias does not change significantly. Accordingly, the sensitivity to stray magnetic fields does not vary significantly over the range of X misalignment. In an ideal position, one is in the center, and as soon as there is a misalignment on Therefore, there is excellent suppression of misalignment because there is no change. In embodiments, Hy depends on the distance to the top/bottom ends of the magnet. The closer to the end, the higher Hy becomes. By reducing the height of the magnet at the sides, Hy is again increased by bringing these upper and lower ends closer to the yokes. This is how a function changes from going to 0 to increasing again.
여기에 설명되는 바에 있어서, "자기장 센싱 요소"리는 용어는 "자기장 센싱 요소(magnetic field sensing element)"라는 용어는 자기장을 감지할 수 있는 다양한 유형들의 전자 요소들을 기술하는 데 사용된다. 상기 자기장 센싱 요소는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 홀 효과(Hall Effect) 요소, 자기저항 요소 및/또는 자기트랜지스터(magnetotransistor)를 포함할 수 있다. 알려진 바와 같이, 다른 유형들의 홀 효과 요소들, 예를 들면, 평면형 홀 요소, 수직형 홀 요소 및원형 수직 홀(CVH) 요소가 존재한다. 또한 알려진 바와 같이, 상이한 유형들의 자기저항 요소들, 예를 들면 안티몬화인듐(InSb)과 같은 반도체 자기저항 요소, 거대 자기저항(GMR) 요소, 예를 들면, 스핀 밸브(spin valve), 이방성 자기저항 요소(AMR), 터널링 자기저항(TMR) 요소, 자기 터널 접합(MTJ) 등이 존재한다. 상기 자기장 센싱 요소는 단일의 요소가 될 수 있거나, 선택적으로는 다양한 구성들, 예를 들어 하프 브리지(half bridge) 또는 풀 브리지(full bridge)로 배열되는 둘 또는 그 이상의 자기장 센싱 요소들을 포함할 수 있다. 장치의 유형 및 다른 응용 요구 사항들에 따라, 상기 자기장 센싱 요소는 실리콘(Si)이나 게르마늄(Ge)과 같은 IV족 반도체 물질, 또는 갈륨-비소(GaAs) 혹은 예를 들어, 안티몬화인듐(InSb)이나 인듐갈륨비소(InGaAs)와 같은 인듐 화합물 등의 III-V족 반도체 물질로 이루어진 장치가 될 수 있다.As described herein, the term "magnetic field sensing element" is used to describe various types of electronic elements capable of sensing magnetic fields. The magnetic field sensing element may include, but is not limited to, a Hall Effect element, a magnetoresistive element, and/or a magnetotransistor. As is known, different types of Hall effect elements exist, such as planar Hall elements, vertical Hall elements and circular vertical Hall (CVH) elements. As also known, there are different types of magnetoresistive elements, such as semiconductor magnetoresistive elements such as indium antimonide (InSb), giant magnetoresistance (GMR) elements such as spin valves, anisotropic magnets, etc. There are resistive elements (AMR), tunneling magnetoresistance (TMR) elements, and magnetic tunnel junctions (MTJ). The magnetic field sensing element may be a single element, or alternatively may include two or more magnetic field sensing elements arranged in various configurations, e.g., a half bridge or a full bridge. there is. Depending on the type of device and other application requirements, the magnetic field sensing element may be made of a group IV semiconductor material such as silicon (Si) or germanium (Ge), or gallium-arsenide (GaAs) or, for example, indium antimonide (InSb). ) or indium compounds such as indium gallium arsenide (InGaAs). It can be a device made of a group III-V semiconductor material.
알려진 바와 같이, 전술한 자기장 센싱 요소들의 일부는 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 실질적으로 평행한 최대 감도의 축을 가지는 경향이 있고, 전술한 자기장 센싱 요소들의 다른 것들은 상기 자기장 센싱 요소를 지지하는 기판에 대해 실질적으로 직교하는 최대 감도의 축을 가지는 경향이 있다. 특히, 평면형 홀 요소들은 기판에 대해 실질적으로 직교하는 감도의 축들을 가지는 경향이 있는 반면, 금속계 또는 금속성 자기저항 요소들(예를 들어, GMR, TMR, AMR)과 수직형 홀 요소들은 기판에 대해 실질적으로 평행한 감도의 축들을 가지는 경향이 있다.As is known, some of the above-described magnetic field sensing elements tend to have an axis of maximum sensitivity substantially parallel to the substrate supporting the magnetic field sensing element, while others of the above-described magnetic field sensing elements tend to have an axis of maximum sensitivity substantially parallel to the substrate supporting the magnetic field sensing element. There is a tendency to have the axis of maximum sensitivity substantially orthogonal to the substrate. In particular, planar Hall elements tend to have axes of sensitivity substantially orthogonal to the substrate, whereas metallic or metallic magnetoresistive elements (e.g. GMR, TMR, AMR) and vertical Hall elements tend to have axes of sensitivity substantially orthogonal to the substrate. There is a tendency to have substantially parallel axes of sensitivity.
여기에 사용되는 바에 있어서, "자기장 센서(magnetic field sensor)"라는 용어는 대체로 다른 회로들과 결합하여 자기장 센싱 요소를 사용하는 회로를 기술하는 데 사용된다. 자기장 센서들은, 이에 한정되는 것은 아니지만, 자기장의 방향의 각도를 감지하는 각도 센서, 전류를 운반하는 도체에 의해 운반되는 전류에 의해 발생되는 자기장을 감지하는 전류 센서, 강자성 물체의 근접을 감지하는 자기 스위치, 통과하는 강자성 물품들, 예를 들면, 자기장 센서가 백-바이어스 또는 자석과 결합하여 사용되는 링 자석의 자기 도메인들 또는 강자성 타겟(예를 들어, 기어 톱니들)을 감지하는 회전 검출기, 그리고 자기장의 자기장 밀도를 감지하는 자기장 센서를 포함하는 다양한 응용들에 사용된다.As used herein, the term “magnetic field sensor” is generally used to describe a circuit that uses a magnetic field sensing element in combination with other circuits. Magnetic field sensors include, but are not limited to, an angle sensor that detects the angle of the direction of a magnetic field, a current sensor that detects a magnetic field generated by an electric current carried by a current-carrying conductor, and a magnetic sensor that detects the proximity of a ferromagnetic object. a switch, a rotational detector that senses passing ferromagnetic items, e.g. magnetic domains of a ring magnet or a ferromagnetic target (e.g. gear teeth) where a magnetic field sensor is used in combination with a back-bias or magnet, and It is used in a variety of applications, including magnetic field sensors that detect the magnetic field density of a magnetic field.
도 12는 여기에 설명되는 처리 과정의 적어도 일부를 수행할 수 있는 예시적인 컴퓨터(1200)를 도시한다. 상기 컴퓨터(1200)는 프로세서(1202), 휘발성 메모리(1204), 불휘발성 메모리(1206)(예를 들어, 하드 디스크), 출력 장치(1207) 및 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)(1208)(예를 들어, 마우스, 키보드, 디스플레이, 예를 들면)를 포함한다. 상기 불휘발성 메모리(1206)는 컴퓨터 명령들(1212), 운영 시스템(1216) 및 데이터(1218)를 저장한다. 일 실시예에서, 상기 컴퓨터 명령들(1212)은 휘발성 메모리(1204) 외부의 상기 프로세서(1202)에 의해 실행된다. 일 실시예에서, 물품(1220)은 비일시적인 컴퓨터 판독 가능한 명령들을 포함한다. Figure 12 depicts an example computer 1200 capable of performing at least some of the processing described herein. The computer 1200 includes a processor 1202, volatile memory 1204, non-volatile memory 1206 (e.g., a hard disk), an output device 1207, and a graphical user interface (GUI) 1208 (e.g. For example, mouse, keyboard, display, etc.). The non-volatile memory 1206 stores computer instructions 1212, operating system 1216, and data 1218. In one embodiment, the computer instructions 1212 are executed by the processor 1202 external to volatile memory 1204. In one embodiment, article 1220 includes non-transitory computer-readable instructions.
처리 과정은 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들 둘의 결합으로 구현될 수 있다. 처리 과정은 각기 프로세서, 저장 매체 또는 상기 프로세서(휘발성 및 불휘발성 메모리 및/또는 저장 요소들을 포함), 적어도 하나의 입력 장치, 그리고 하나 또는 그 이상의 출력 장치들에 의해 판독될 수 있는 다른 제조 물품을 포함하는 프로그램 가능한 컴퓨터들/기계들 상에서 실행되는 컴퓨터 프로그램들로 구현될 수 있다. 프로그램 코드는 처리 과정을 수행하고, 출력 정보를 발생시키도록 입력 장치를 이용하여 입력되는 데이터에 적용될 수 있다. The processing may be implemented in hardware, software, or a combination of the two. The processing may include, respectively, a processor, a storage medium or other article of manufacture readable by the processor (including volatile and non-volatile memory and/or storage elements), at least one input device, and one or more output devices. It can be implemented as computer programs running on programmable computers/machines, including: Program code may be applied to data input using an input device to perform processing and generate output information.
상기 시스템은 실행을 위해 적어도 부분적으로 컴퓨터 프로그램 제품(예를 들어, 기계 판독 가능한 저장 장치 내)을 통하거나, 데이터 처리 장치(예를 들어, 프로그램 가능한 프로세서, 컴퓨터, 또는 다중 컴퓨터들)의 동작의 제어를 위해 처리 과정을 수행할 수 있다. 각각의 이러한 프로그램은 하이 레벨의 절차 또는 컴퓨터 시스템과 통신하기 위한 객체 지향 프로그래밍 언어로 구현될 수 있다. 그러나 상기 프로그램들은 어셈블리나 기계 언어로 구현될 수 있다. 상기 언어는 번역되거나 해석된 언어가 될 수 있으며, 독립적인 프로그램이나, 모듈, 구성 요소, 서브루틴 혹은 연산 환경에서의 사용에 적합한 다른 유닛을 포함하여 임의의 형태로 사용될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 컴퓨터 또는 하나의 사이트나 다중 사이트들에 걸쳐 분산되고 통신 네트워크에 의해 연결되는 다중의 컴퓨터들 상에서 실행되도록 사용될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 저장 매체나 장치가 상기 컴퓨터에 의해 판독될 때에 구성 및 동작을 위해 범용 또는 전용의 프로그램 가능한 컴퓨터로 판독 가능한 저장 매체나 장치(예를 들어, CD-ROM, 하드 디스크, 또는 자기 디스켓) 상에 저장될 수 있다. 처리 과정은 또한 기계 판독 가능한 저장 매체로 구현될 수 있고, 기계 판독 가능한 저장 매체로 구현될 수 있으며, 여기서 실행 시에 상기 컴퓨터 프로그램이 상기 컴퓨터를 동작하게 할 수 있다.The system may be implemented at least partially through a computer program product (e.g., in a machine-readable storage device) or through the operation of a data processing device (e.g., a programmable processor, computer, or multiple computers) for execution. Processing can be performed for control purposes. Each such program may be implemented in a high-level procedural or object-oriented programming language for communicating with a computer system. However, the programs may be implemented in assembly or machine language. The language may be a translated or interpreted language and may be used in any form, including stand-alone programs, modules, components, subroutines or other units suitable for use in a computational environment. The computer program may be used to run on a single computer or on multiple computers distributed across a site or multiple sites and connected by a communications network. A computer program is a general-purpose or dedicated programmable computer-readable storage medium or device (e.g., a CD-ROM, hard disk, or magnetic diskette) for configuration and operation when the storage medium or device is read by the computer. can be stored on Processing may also be implemented in a machine-readable storage medium, wherein, when executed, the computer program causes the computer to operate.
처리 과정은 상기 시스템의 기능들을 수행하기 위해 하나 또는 그 이상의 컴퓨터 프로그램들을 실행하는 하나 또는 그 이상의 프로그램 가능한 프로세서들에 의해 구현될 수 있다. 상기 시스템의 전부 또는 일부는 전용 로직 회로부(예를 들어, 현장 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA) 및/또는 응용 주문형 집적 회로(ASIC))로서 구현될 수 있다.Processing may be implemented by one or more programmable processors executing one or more computer programs to perform the functions of the system. All or part of the system may be implemented as dedicated logic circuitry (e.g., field programmable gate array (FPGA) and/or application specific integrated circuit (ASIC)).
상술한 바에서는 본 발명의 예시적인 실시예들을 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 이들의 개념들을 포괄하는 다른 실시예들도 명백해질 것이다. 본 발명의 실시예들이 여기에 설시되는 실시예들에 한정되는 것으로는 이해되지 않아야 하며, 다음의 특허 청구 범위의 사상과 범주에 의해 한정되는 것으로 이해되어야 할 것이다.Although the foregoing has described exemplary embodiments of the present invention, other embodiments encompassing these concepts will be apparent to those skilled in the art. Embodiments of the present invention should not be understood as being limited to the embodiments described herein, but should be understood as being limited by the spirit and scope of the following claims.
여기서 언급되는 모든 참조 문헌들은 전체적으로 여기에 참조로 포함된다.All references mentioned herein are incorporated herein by reference in their entirety.
여기에 설시되는 실시예들의 요소들은 앞서 구체적으로 설시하지 않은 다른 실시예들을 구현하도록 결합될 수 있다. 단일의 실시예의 내용에서 설명된 다양한 요소들도 별도로 또는 임의의 적절한 하위 결합으로 제공될 수 있다. 여기서 구체적으로 설시하지 않은 다른 실시예들도 다음의 특허청구범위의 범주 내에 속한다.Elements of the embodiments described herein may be combined to implement other embodiments not specifically described above. Various elements described in the context of a single embodiment may also be provided separately or in any suitable sub-combination. Other embodiments not specifically described herein also fall within the scope of the following claims.
Claims (24)
제1 및 제2 세그먼트(segment)들을 구비하는 제1 자기장 센싱 요소를 포함하고, 상기 제1 및 제2 세그먼트들은 상기 제1 및 제2 세그먼트들의 오정렬로 인한 감도를 감소시키기 위해 대향하는 방향들로 자기장 바이어스(magnetic field bias)를 발생시키는 위치들에 위치하며;
상기 자기장 센싱 요소의 출력을 수신하는 처리 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.In the sensor system,
A first magnetic field sensing element comprising first and second segments, the first and second segments being oriented in opposite directions to reduce sensitivity due to misalignment of the first and second segments. Located in locations that generate magnetic field bias;
A sensor system comprising a processing module that receives the output of the magnetic field sensing element.
상기 자기장 센싱 요소의 출력을 수신하도록 처리 모듈을 적용하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.Applying a first magnetic field sensing element having first and second segments, the first and second segments being in opposite directions to reduce sensitivity due to misalignment of the first and second segments. are located at locations that generate magnetic field bias;
and applying a processing module to receive the output of the magnetic field sensing element.
제1 및 제2 세그먼트들을 구비하는 자기장 센싱 수단을 포함하고, 상기 제1 및 제2 세그먼트들은 상기 제1 및 제2 세그먼트들의 오정렬로 인한 감도를 감소시키기 위해 대향하는 방향들로 자기장 바이어스를 발생시키는 위치들에 위치하며;
상기 자기장 센싱 수단의 출력을 수신하는 처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 시스템.In the sensor system,
Comprising magnetic field sensing means having first and second segments, the first and second segments generating a magnetic field bias in opposite directions to reduce sensitivity due to misalignment of the first and second segments. located in locations;
A sensor system comprising processing means for receiving the output of the magnetic field sensing means.
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